National Institute of Amazonian Research

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    Camu-camu (myrciaria dubia (kunth) mcvaugh) e seus polinizadores: produtividade, diversidade e interações na Amazônia Central, Brasil

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    Espécies de interesse econômico e ecológico são o ponto crucial para estudos na região Amazonica, como é o caso de Myrciaria dubia, o camu-camu. Os frutos dessa espécie apresentam grande variedade de uso, a partir do qual podem ser obtidos diversos produtos alimentícios e cosméticos. O camu-camu está amplamento distribuído na Amazônia brasileira, ocorrendo naturalmente em ambientes alagados, nas margens de lagos e rios. Entretanto, foi introduzido com sucesso em cultivos de terra firme. O objetivo desse trabalho foi investigar aspectos fenológicos e rede de interações envolvendo os polinizadores de Myrciaria dubia e vegetação adjacente local em igapó e terra firme, visando gerar subsídios ao desenvolvimento sustentável e melhoramento da produção em terra firme. O projeto foi desenvolvido em dois locais: área de igapó (nativo) localizada na Chácara Mariju no município de Iranduba; área de terra firme (cultivo) localizada na KXK Agroindústria no município de Manacapuru, no Amazonas. Para avaliações fenológicas foram feitas visitas quinzenais durante treze meses (agosto/2018 a setembro/2019) para registro de dados de floração, frutificação e mudanças foliares. Foi feita a marcação de botões florais para e acompanhamente até o desenvolvimento do fruto, que foram colhidos, pesados e medidos. Para coleta dos visitantes de camu-camu e entorno foram feitas visitas mensais entre setembro/2018 e setembro/2019, com 5 coletas adicionais no auge da floração. Foram coletados ramos férteis das plantas do entorno para retirada de botões florais e removido o pólen do corpo dos visitantes para análise palinológica. Myrciaria dubia se desenvolve bem em terra firme, com dois ou mais picos de produção ao longo do ano, apresentando frutos durante todos os meses. Com relação às coletas, foram amostrados 4637 visitantes florais e 71 espécies de plantas. Destes, 4412 são abelhas e 225 insetos das ordens Coleoptera, Diptera, Hymenopotera e Lepidoptera. Com relação às abelhas, foram amostradas 104 espécies de três famílias (Apidae, Halictidae e Colletidae). Myrciaria dubia foi à espécie de planta mais utilizada pelas abelhas, sendo o recurso principal no auge de sua floração. As coletas e análises palinológicas indicam que o grupo de abelhas potenciais polinizadoras do camu-camu são as abelhas sem ferrão (representantes de Melipona, Scaptotrigona e Friseomellita) e a espécie exótica Apis mellifera

    Forest fire risk indices and zoning of hazardous areas in Sorocaba, São Paulo state, Brazil

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    This study compares the performance of three fire risk indices for accuracy in predicting fires in semi-deciduous forest fragments, creates a fire risk map by integrating historical fire occurrences in a probabilistic density surface using the Kernel density estimator (KDE) in the municipality of Sorocaba, São Paulo state, Brazil. The logarithmic Telicyn index, Monte Alegre formula (MAF) and enhanced Monte Alegre formula (MAF+) were employed using data for the period 1 January 2005 to 31 December 2016. Meteorological data and numbers of fire occurrences were obtained from the National Institute of Meteorology (INMET) and the Institute for Space Research (INPE), respectively. Two performance measures were calculated: Heidke skill score (SS) and success rate (SR). The MAF+ index was the most accurate, with values of SS and SR of 0.611% and 62.8%, respectively. The fire risk map revealed two most susceptible areas with high (63 km2) and very high (47 km2) risk of fires in the municipality. Identification of the best risk index and the generation of fire risk maps can contribute to better planning and cost reduction in preventing and fighting forest fires. © 2019, Northeast Forestry University

    O uso de isótopos estáveis de nitrogênio (δ15N) evidencia a posição trófica do pirarucu (Arapaima sp.)?

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    Trophic studies are essential to understand the regulation and transfer of energy among individuals and ecosystems. We explored estimates of trophic position using stomach-content analysis and δ15N in liver and muscle in a broad size range of arapaima from lakes in the middle Juruá River, Amazonas. We also combined stomach-content analysis with the empirical knowledge of local dwellers to expand the understanding of arapaima feeding in the study area. Arapaima total length explained most of the variation in trophic-position values estimated from liver and muscle δ15N, showing that body size has more effect than prey trophic position on δ15N values. This highlights the need for a better understanding of the factors that affect values of δ15N that are unrelated to diet trophic position. Stomach content analysis combined with empirical knowledge provided complementary information indicating that young arapaima eat fish and invertebrates and adults feed exclusively on fish, but from a wide range of species and mainly from low trophic positions. The interviewees had consistent ecological knowledge of the arapaima feeding and could contribute to the implementation of future management projects in the region. Stable isotopes may add supplementary information in trophic studies, but stomach-content analysis is still needed to unravel the trophic ecology of predatory fishes in each area of interest.Estudos tróficos são essenciais para se entender a regulação e transferência de energia entre indivíduos e ecossistemas. Nós exploramos estimativas de posição trófica realizando análises de conteúdo estomacal e análises da razão natural dos isótopos estáveis de nitrogênio (δ15N) do fígado e do músculo de pirarucus de uma ampla gama de tamanhos corporais de lagos do médio rio Juruá, Amazonas. Também aliamos análises de conteúdos estomacais com o conhecimento empírico de moradores locais para expandir o entendimento sobre a alimentação do pirarucu na área do estudo. O tamanho total do pirarucu explicou a maior parte da variação da posição trófica estimada com δ15N do fígado e do músculo, mostrando que o tamanho corporal tem um efeito mais forte do que a posição trófica das presas nos valores do δ15N. Isso reforça a necessidade de um melhor entendimento dos fatores que afetam os valores de δ15N que não são relacionados à posição trófica da dieta. Análises de conteúdo estomacal aliadas ao conhecimento empírico apresentaram informações complementares indicando que pirarucus jovens se alimentam de peixes e invertebrados e adultos se alimentam exclusivamente de peixes, mas de uma ampla gama de espécies e principalmente de baixas posições tróficas. Os moradores entrevistados apresentam um conhecimento ecológico consistente da dieta do pirarucu, que poderia contribuir na implementação de futuros projetos de manejo na região. Isótopos estáveis podem adicionar informações complementares em estudos tróficos, mas análises de conteúdo estomacal continuam sendo necessárias para desvendar a ecologia trófica de peixes predadores em cada área de interesse

    Understanding nighttime methane signals at the Amazon Tall Tower Observatory (ATTO)

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    Methane (CH4) atmospheric mixing ratio measurements are analyzed for the period between June 2013 and November 2018 at the Amazon Tall Tower Observatory (ATTO). We describe the seasonal and diurnal patterns of nighttime events in which CH4 mixing ratios at the uppermost (79ma.g.l.) inlet are significantly higher than the lowermost inlet (4ma.g.l.) by 8ppb or more. These nighttime events were found to be associated with a wind direction originating from the southeast and wind speeds between 2 and 5ms-1. We found that these events happen under specific nighttime atmospheric conditions when compared to other nights, exhibiting less variable sensible heat flux, low net radiation and a strong thermal stratification above the canopy. Our analysis indicates that even at wind speeds of 5.8ms-1 the turbulence intensity, given by the standard deviation of the vertical velocity, is suppressed to values lower than 0.3ms-1. Given these findings, we suggest that these nighttime CH4 enhancements are advected from their source location by horizontal nonturbulent motions. The most likely source location is the Uatumã River, possibly influenced by dead stands of flooded forest trees that may be enhancing CH4 emissions from those areas. Finally, biomass burning and the Amazon River were discarded as potential CH4 sources. © 2020 Copernicus GmbH. All rights reserved

    Variations in soil chemical and physical properties explain basin-wide Amazon forest soil carbon concentrations

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    We investigate the edaphic, mineralogical and climatic controls of soil organic carbon (SOC) concentration utilising data from 147 primary forest soils (0-30 cm depth) sampled in eight different countries across the Amazon Basin. Sampled across 14 different World Reference Base soil groups, our data suggest that stabilisation mechanism varies with pedogenetic level. Specifically, although SOC concentrations in Ferralsols and Acrisols were best explained by simple variations in clay content - this presumably being due to their relatively uniform kaolinitic mineralogy - this was not the case for less weathered soils such as Alisols, Cambisols and Plinthosols for which interactions between Al species, soil pH and litter quality are argued to be much more important. Although for more strongly weathered soils the majority of SOC is located within the aggregate fraction, for the less weathered soils most of the SOC is located within the silt and clay fractions. It thus seems that for highly weathered soils SOC storage is mostly influenced by surface area variations arising from clay content, with physical protection inside aggregates rendering an additional level of protection against decomposition. On the other hand, most of the SOC in less weathered soils is associated with the precipitation of aluminium-carbon complexes within the fine soil fraction, with this mechanism enhanced by the presence of high levels of aromatic, carboxyl-rich organic matter compounds. Also examined as part of this study were a relatively small number of arenic soils (viz. Arenosols and Podzols) for which there was a small but significant influence of clay and silt content variations on SOM storage, with fractionation studies showing that particulate organic matter may account for up to 0.60 of arenic soil SOC. In contrast to what were in all cases strong influences of soil and/or litter quality properties, after accounting for these effects neither wood productivity, above-ground biomass nor precipitation/temperature variations were found to exert any significant influence on SOC stocks. These results have important implications for our understanding of how Amazon forest soils are likely to respond to ongoing and future climate changes. © 2020 American Institute of Physics Inc.. All rights reserved

    Variações multidecenais da precipitação na Colômbia e na Bacia do Prata e suas relações com os jatos de baixos níveis

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    The hypothesis investigated in this Thesis is that low frequency natural variations associated with the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) can have a strong influence on the average behavior of precipitation and streamflow rates over the Colombian Biogeographic Choco (CBC) basins, and in extreme precipitation events over the La Plata Basin (LPB) driven by changes in low-level jets (LLJ) of South America. For this, spatial interpolations and cross-validation, trend and homogeneity tests, principal component analysis (PCA), extreme precipitation indices, and composite analysis were used. The main contributions of this research were: i) the interpolations allowed to examine the data and characteristics of annual and seasonal mean precipitation for the two study areas; through the cross-validation of multivariate geostatistical methods and deterministic methods, Cokriging was identified with the spherical (Gaussian) model as the best precipitation interpolator in the CBC region (in the LPB), using elevation as a secondary variable; ii) regarding the influence of the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) on the variability of the Chocó Jet (CJ) and the Caribbean Low-Level Jet (CLLJ), there is an increase in the zonal wind in the center of the CJ during September-November (SON), reinforced after 1997, associated with negative sea surface temperature (SST) anomalies in the tropical Pacific Ocean and positive ones in the Caribbean Sea and Tropical North Atlantic (TNA), strengthen the CJ and weaken the CLLJ, enhanced the moisture transport to central and western Colombia, increasing the rainfall there. The results indicate that the combination of the cold phase of the PDO (CPDO) and the warm phase of the AMO (WAMO) defines a low-frequency medium state, which affects the interannual climate variability and can affect the CJ variability and the precipitation In Colombia; iii) the variations in the streamflow of the Atrato River Basin (ARB) during the 1965-2015 period, considering the cold (1965-1994) and warm (1995-2015) phases of the AMO, showed an increase after 1994. The warm tropical Atlantic during WAMO intensified the Walker circulation, causing an upward movement in the north and northwestern South America, which contributed to the positive rainfall anomalies and increased streamflow in the ARB; iv) the seasonal validation of the CHIRPS (Climate Hazards Group Infrared Precipitation with Stations) precipitation dataset for the LPB, through the PCA, indicated that the CHIRPS v.2 dataset captures the spatial patterns and variability at different time scales in the LPB; v) an increase in total wet-day precipitation (PRCPTOT) and number of heavy precipitation days (R10mm) in the southern LPB (S-LPB) during SON, and an increase in the consecutive dry days (CDD) in northern LPB (N-LPB) during June-August (JJA) were observed. An upward change in R10mm after 1999 is identified during SON in S-LPB, associated with: teleconnections with the positive Indian Ocean Dipole (IOD), drives an extratropical southern Rossby wave disturbance extending towards southeastern South America and configures a barotropic cyclone over the south of the continent, and favor the moisture transport from the northwestern and central Amazon to southern and western LPB; and increased moisture flow to LPB due to warming in the southwestern Atlantic. An important aspect discussed here is that the low-frequency background conditions are modulated by the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO). The results, as well as the proposed methods, are of interest for low-frequency climate monitoring and forecasting, for water resources management and hydrometeorological risk in two regions of particular environmental and economic importance in South America.A hipótese investigada nessa Tese é que variações naturais de baixa frequência, associadas à Oscilação Multidecenal do Atlântico (AMO) podem ter uma forte influência sobre o comportamento médio da precipitação e vazão sobre as bacias do Choco Biogeográfico Colombiano (CBC) e sobre os eventos extremos de precipitação sobre a Bacia do Prata (LPB) impulsionadas por mudanças nos jatos de baixos níveis (LLJs) na América do Sul. Para isso, foram utilizadas interpolações espaciais e validação cruzada, testes de tendência e homogeneidade, Análises de Componentes Principais (PCA), índices extremos de precipitação e análises de composições. As principais contribuições de esta investigação foram: i) as interpolações permitiram examinar os dados e características da precipitação média anual e sazonal para as duas áreas de estudo; através da validação cruzada de métodos geoestatísticos multivariados e determinísticos, Cokriging com o modelo esférico (Gaussiano) foi identificado como o melhor interpolador da precipitação na região do CBC (na LPB), usando a elevação como variável secundária; ii) sobre a influência da Oscilação Multidecenal do Atlântico (AMO) na variabilidade do Jato do Choco (CJ) e do Caribe (CLLJ), se observa o aumento do vento zonal no centro do CJ durante Setembro-Novembro (SON), reforçado após de 1997, associado as anomalias negativas da temperatura da superfície do mar (TSM) no Oceano Pacífico tropical e positivas no Mar do Caribe e no Atlântico Norte Tropical (TNA) que enfraquecem (intensificam) o CLLJ (CJ), aprimorando o transporte de umidade para a região central e oeste da Colômbia e aumentando as precipitações. Os resultados indicam que a combinação da fase fria da PDO (CPDO) e a quente da AMO (WAMO), definem um background de baixa frequência, o que afeta a variabilidade climática interanual, e podem influenciar o CJ e as precipitações na Colômbia; iii) variações da vazão na Bacia do Rio Atrato (ARB) durante o período de 1965-2015, considerando as fases fria (1965-1994) e quente (1995-2015) mostraram o aumentou após 1994. O Atlântico tropical quente durante a WAMO intensifica a circulação de Walker, causando movimento ascendente no norte e noroeste da América do Sul, o que contribuiu para as anomalias positivas de chuva e aumento da vazão na ARB; iv) a validação sazonal do conjunto de dados de precipitação de CHIRPS (Climate Hazards Group Infrared Precipitation with Stations) para a LPB, através de PCA, indicou que o conjunto de dados CHIRPS v.2 captura os padrões espaciais e a variabilidade em diferentes escalas de tempo na LPB; v) foram observadas tendências positivas na precipitação total em dias úmidos (PRCPTOT) e no número de dias de precipitação intensa (R10mm) na região sul da LPB (S-LPB) durante SON, e tendências positivas de dias secos consecutivos (CDD) no norte da LPB (N-LPB) durante Junho-Agosto (JJA). Uma mudança positiva no R10mm após de 1999 é identificada durante SON em S-LPB, associada com: teleconexões com o dipolo positivo do Oceano Indico (IOD), que gera uma perturbação extratropical de onda de Rossby no hemisfério sul que se estende em direção ao sudeste da América do Sul e configura um ciclone barotrópico sobre o sul do continente, favorecendo o transporte de umidade do noroeste e centro da Amazônia para o sul e oeste da LPB; e aumento do fluxo de umidade para a LPB devido ao aquecimento no Atlântico sudoeste. Um aspecto importante discutido aqui é que as condições do estado médio da baixa frequência são moduladas pela Oscilação Multidecenal do Atlântico (AMO). Os resultados, bem como os métodos propostos, são de interesse para o monitoramento e previsão climática de baixa frequência, a gestão dos recursos hídricos e o risco hidrometeorológico em duas regiões de especial interesses ambiental e econômico na América do Sul

    Flood-pulse disturbances as a threat for long-living Amazonian trees

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    The long-lived tree species Eschweilera tenuifolia (O. Berg) Miers is characteristic of oligotrophic Amazonian black-water floodplain forests (igapó), seasonally inundated up to 10 months per year, often forming monodominant stands. We investigated E. tenuifolia' growth and mortality patterns in undisturbed (Jaú National Park - JNP) and disturbed igapós (Uatumã Sustainable Development Reserve - USDR, downstream of the Balbina hydroelectric dam). We analysed age-diameter relationships, basal area increment (BAI) through 5-cm diameter classes, growth changes and growth ratios preceding death, BAI clustering, BAI ratio, and dated the individual year of death (14 C). Growth and mortality patterns were then related to climatic or anthropogenic disturbances. Results were similar for both populations for estimated maximum ages (JNP, 466 yr; USDR, 498 yr, except for one USDR tree with an estimated age of 820 yr) and slightly different for mean diameter increment (JNP: 2.04 mm; USDR: 2.28 mm). Living trees from JNP showed altered growth post-1975 and sparse tree mortality occurred at various times, possibly induced by extreme hydroclimatic events. In contrast with the JNP, abrupt growth changes and massive mortality occurred in the USDR after the dam construction began (1983). Even more than 30 yr after dam construction, flood-pulse alteration continues to affect both growth and mortality of E. tenuifolia. Besides its vulnerability to anthropogenic disturbances, this species is also susceptible to long-lasting dry and wet periods induced by climatic events, the combination of both processes may cause its local and regional extinction. © 2020 The Authors. New Phytologist © 2020 New Phytologist Trust

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